Um litro de água quente pesa menos do que um litro de água fria. Quase todos os líquidos ficam mais pesadas quando eles se tornam mais frio. Isto é porque, quanto mais fria a água, o mais denso é.

Densidade

Quando dois líquidos tem o mesmo volume, o peso dos líquidos será determinada pela densidade. A densidade é medida pela massa dividida em volume, e em terra, de massa igual (peso é a força da gravidade que sobre uma massa - força gravitacional da Terra é constante). No caso da água, o peso é uma medida de como muitas moléculas de H2O estão presentes num dado volume. Então, se você tomar dois, garrafas de 1 litro e encha um com água quente, e outro com frio, a garrafa de água fria será visivelmente mais pesado. No água quente, as moléculas estão mais afastados, por isso há menos moléculas em qualquer determinado volume, e, portanto, menos massa.

Energia

Como a energia em água líquido aumenta (como a sua temperatura aumenta) as moléculas vibrar a uma velocidade maior, e precisam de espaço mais distantes um do outro. Isto é o que se refere à densidade, e é por isso que quanto mais quente a água, mais leve que é.

Conduzindo um experimento

Há uma experiência que pode ser realizada para provar que estes conceitos empiricamente. Em primeiro lugar, levar garrafas de dois idênticos de 1 litro (ou 2 litros) e colocá-los em um equilíbrio de peso. Zerar a balança de modo que as duas garrafas de água equilibrar-se mutuamente. Em seguida, tomar água fria (você pode colocá-lo no frigorífico para resfriá-lo) e preencher uma garrafa de água com ele. Certifique-se de que a água é já frio quando você derramá-lo na garrafa. Em seguida, tomar água quente (de uma torneira ou fogão top) e preencher a outra garrafa com ele. Certifique-se de que a água é inteiramente líquido em ambas as garrafas (não de gelo ou de vapor) e assegurar que as garrafas são preenchidos por completo, de modo que o volume de água é a mesma. Em seguida, coloque as garrafas de volta ao equilíbrio de peso e a água fria vai mergulhar para baixo, provando que é mais pesado do que a água quente.

Equívocos

Apesar água fria sendo mais pesado do que a água quente, se você tomar água quente e resfriá-lo, ele não vai se tornar mais pesado. Isto é porque, como a água arrefece, é o volume irá diminuir proporcionalmente com a quantidade de calor perdido. Isso faz sentido, já que o peso é determinado pela quantidade de moléculas de H20 presente, e por arrefecimento a água que você não está adicionando qualquer moléculas extras. Surpreendentemente, a água vai realmente começar mais leve (embora não significativamente). Isto é porque a energia equivale a massa (E = MC ^ 2) e, portanto, a energia tem peso. Ao arrefecer a água que você está tirando energia e, portanto, de massa.

Gelo

Curiosamente, apesar de água fria sendo mais pesado do que a água quente, o gelo é realmente mais leve. É por isso que icebergues flutuar. A razão por trás disto é que a estrutura molecular da água é disposta de tal maneira que, quando se torna sólida, as moléculas alinham-se em um arranjo cristalino. Simplificando, quando a água congela, expande-se, portanto, tornando-se menos densa. Esta propriedade única de água é uma das razões Terra pode sustentar a vida. Se o gelo afundasse, os oceanos congelar lentamente, porque em vez de gelo subindo à superfície e derretendo lentamente (por ser mais perto do sol) o fundo do oceano seria congelar. O chão de gelo iria rastejar até a superfície (porque no fundo do oceano há pouca luz solar para aquecer a água), eventualmente congelar todo o oceano.